高中物理力學(xué)問題中對稱性的應(yīng)用研究

杜世濤

【內(nèi)容摘要】相比較初中基礎(chǔ)物理，高中物理更偏向于理解，而且難度非常大。一直以來，在高中物理學(xué)習(xí)過程中常常被力學(xué)問題所困擾，這是教師的教學(xué)重點，也是學(xué)生的學(xué)習(xí)難點，同時也是考察學(xué)生物理知識的要點。本文主要通過借助研究高中物理力學(xué)問題，重點分析高中物理“對稱性”是怎么解決高中物理力學(xué)問題的，提出相關(guān)的建議，方便學(xué)生更好的學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】高中物理 對稱性 力學(xué)問題 應(yīng)用

隨著新課程改革的不斷深入，教育的側(cè)重點不再是考察學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，而是偏向于學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。因此，在高中物理教學(xué)過程中教師不能再將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績作為重點，除此之外，應(yīng)該通過物理學(xué)習(xí)提高學(xué)生的全面發(fā)展。在高中物理學(xué)習(xí)中，力學(xué)問題成為最普遍的難題，給學(xué)生帶來很大的負擔。“對稱性”的應(yīng)用很好的解決了這一問題，將原本非常復(fù)雜的問題簡單化處理，讓學(xué)生能夠有效的吸收，快速解決問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量。

一、什么是對稱性

對稱性是物理學(xué)中含義最深刻的概念，所謂的對稱性就是指在進行某種操作后的不變形。對稱性是人類在觀察和研究的過程中反映出來的一種觀念，大體上我們可以將對稱性理解成一種物體運動，使這個運動在一定的條件下不會發(fā)生任何變化，通過觀察我們不難發(fā)現(xiàn)，在物體的運動過程中呈現(xiàn)出各式各樣的對稱性。從物理學(xué)的角度分析，存在著某個具體事物的對稱性，還有物理定律的對稱性。簡單來講，物理定律的對稱性就是不變性。直觀意義上來講就是鏡子中的自己出了左右不同之外其他地方完全相同。

二、應(yīng)用“對稱性”解決高中物理力學(xué)問題的重要意義

在素質(zhì)教育的大背景下，各學(xué)科對于高中教學(xué)的目標已經(jīng)不再是以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績?yōu)橹?，而是將重點教學(xué)任務(wù)轉(zhuǎn)移到提高學(xué)生的綜合能力、促進學(xué)生全面發(fā)展。在高中物理教學(xué)過程中，力學(xué)問題不僅是教師教學(xué)的難點，同樣也是高中物理考試的側(cè)重點，在高考中占據(jù)著非常重要的地位，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該將物理教學(xué)的側(cè)重點轉(zhuǎn)移到解決物理問題的方法上，而不是解決例題，應(yīng)該教會學(xué)生解決力學(xué)問題的辦法。根據(jù)調(diào)查顯示，在高中物理教學(xué)中滲透“對稱性”能夠很好地解決高中物理的難點，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)生解決問題的能力。

另外，“對稱性”并不是適用于解決所有的物理問題，學(xué)生在遇到物理問題時應(yīng)該先考慮是否能夠使用“對稱性”的解題技巧進行解答，學(xué)生能夠充分掌握對稱性解題方法的思路，潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生的思維方式，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。在很大程度上，“對稱性”的解題技巧能夠?qū)?fù)雜的問題簡單化，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該推廣使用“對稱性”的解題方法，讓學(xué)生清楚的意識到“對稱性”解題方法帶來的便利，提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。

三、“對稱性”解題方法處理質(zhì)量分布不均的問題

在高中物理學(xué)習(xí)中，經(jīng)常會有質(zhì)量分布不均的題型出現(xiàn)，這就是力學(xué)問題中常常遇見的，解決這一問題必須考慮兩個問題：一是物體受到的外力作用，二是力和轉(zhuǎn)動軸的距離，如果不能夠即使考慮到這兩個問題，物體的質(zhì)量就會分布不均。另外，學(xué)生應(yīng)該考慮到在物體處于中心位置時，物體的形狀是否對稱，以及質(zhì)量的分布情況。學(xué)生如果能夠考慮到這些問題，那么問題就會很容易被解決，但是如果是不對稱物體，那么就要根據(jù)有效信息解決物體的中心位置，需要借助相應(yīng)的辦法將問題轉(zhuǎn)移到對稱性中，來進行解答。不難發(fā)現(xiàn)，利用傳統(tǒng)的解題思路會在很大程度上浪費時間，而且復(fù)雜的解題過程會很容易造成錯誤的出現(xiàn)，如果利用“對稱性”解題方法處理質(zhì)量分布不均的問題，就會將復(fù)雜的內(nèi)容簡單化，提高解題的效率，達到準確的解題結(jié)果。

四、“對稱性”解題方法處理拋物運動的問題

在高中物理力學(xué)問題教學(xué)過程中，其教學(xué)難點就是拋物運動。其實拋物運動就是兩條不同方向的直線運動：一是水平方向的勻速直線運動，二是豎直方向的均加速運動。對于一般的物體運動力學(xué)問題，主要是針對解決平拋問題，但是斜拋問題也能夠通過一定的方法轉(zhuǎn)換為平拋問題。所以說，在處理拋物運動問題時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將拋物運動問題轉(zhuǎn)換成平拋問題，再利用“對稱性”的解題技巧進行答疑解惑。

五、“對稱性”解決方法處理特殊碰撞類的問題

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生還會遇到碰撞類的題型，可分為兩種：一種是彈性碰撞題型，一種是非彈性碰撞題型。其考察的重點就是對質(zhì)量守恒定律以及機械守恒定律的應(yīng)用，通過質(zhì)量守恒定律和機械守恒定律解答問題。

結(jié)語

在高中物理教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法適應(yīng)社會的發(fā)展，無法為社會培養(yǎng)全面發(fā)展的人才，在核心素質(zhì)和新課改的背景下，引導(dǎo)學(xué)生利用對稱性的解題技巧，打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式，解放學(xué)生的思想，指導(dǎo)學(xué)生從對稱性的角度去思考問題、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題，將復(fù)雜的問題簡單化，不僅提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量和效率，同樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，這也是衡量是否達到素質(zhì)教育的重要標準。加強學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，是教育工作者最關(guān)鍵的任務(wù)。因此，教師應(yīng)該加強引導(dǎo)學(xué)生利用對稱性的解題技巧完成高中物理學(xué)科的教學(xué)任務(wù)，從而實現(xiàn)真正意義上的素質(zhì)教育。

【參考文獻】

[1] 李明，磨季云，陳桂娟，等.力學(xué)專業(yè)“數(shù)學(xué)物理方程”教學(xué)中現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2016，No.251（13）：203-204.

[2] 趙萬旭.從同類習(xí)題的教學(xué)談解題能力的培養(yǎng)——使用《中物參》1994年增刊2號所想到的[J]. 中學(xué)物理教學(xué)參考， 1995（3）：27-28.

（作者單位：甘肅省靖遠縣第四中學(xué)）